근적외선 분광법 (2018)을 이용한 성 각성 동안 전두엽 피질 및 생식기 장기에서의 혈역학 적 반응의 동시 모니터링

댓글 : 포르노 중독 반대 론자들은 자연을 보는 것이 포르노를 보는 것과 신경 학적으로 다르지 않다고 주장합니다. 물론이 주장은 말도 안됩니다 –이 연구가 보여 주듯이.

에브 게니 김, 석사, 김성철, 석사, 필립스 V. 스바냐, 석사, 이송현, PhD, 엘로이즈 앵굴 루안, 석사, 광성 공원, MD, PhD, 김재관, PhD

DOI : https://doi.org/10.1016/j.esxm.2018.05.001

추상

배경

성 자극에 대한 생식기 반응과 함께 뇌 활동의 모니터링은 발기 부전 진단뿐만 아니라 성적인 각성의 기저 메커니즘을 이해하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 여러 연구에서 성적 자극에 해당하는 뇌 활동이 관찰되었지만 뇌 활성화와 음경 반응의 동시 측정을 보여주는 연구는 소수였습니다.

목적

근거리 적외선 분광법 (NIRS)을 성적인 흥분 중에 생식기의 뇌 활동과 혈역학을 동시에 기록하는 휴대가 쉽고 구현이 쉽고 저렴한 기술로 소개합니다.

행동 양식

15 명의 건강한 남성의 혈역학 적 측정은 집에서 만든 NIRS 시스템을 사용하여 얻었습니다. 초기 실험에서는 성적 각성과 관련된 뇌 활동을 확인하기 위해 전두엽 피질 (N = 10)의 혈역학을 시각적 성적 자극 (VSS) 및 중립 시각 자극 (NVS) 중에 측정했습니다. 후속 실험에서는 VSS 및 NVS 동안 NIRS를 사용하여 대뇌 및 음경 혈역학을 동시에 측정했습니다 (N = 5).

결과

전두엽 피질은 VSS와 관련이 있지만 NVS와는 관련이없는 활성을 나타냈다. 동시 측정 결과 건강한 남성의 성적인 흥분과 관련된 혈액량의 증가를 나타내는 음경 산소화 및 탈산 소화 헤모글로빈 농도의 상응하는 증가가 나타났습니다. 뇌와 생식기 사이의 혈역학 적 변화에서 4 초의 평균 반응 지연이 관찰되었습니다.

결론

이 예비 연구에서, 우리는 성적 흥분과 관련된 뇌 혈역학 변화를 감지 할 수있을뿐만 아니라 음경 혈역학의 동시 측정을 할 수있는 NIRS 시스템을 제시했다. NIRS 시스템은 성의학 분야를 보완 할 수있는 잠재적 인 기술 일 수 있으며 발기 부전을 진단하기 위해 더 확장 될 수 있다고 생각합니다.

Kim E, Kim S, Zephaniah P, 외. 근적외선 분광법을 이용한 성적 각성 중 전전두엽 피질 및 생식기의 혈역학 적 반응의 동시 모니터링. Sex Med 2018; XX : XXX–XXX.

핵심 단어 :

근적외선 분광법, 혈역학, 전-전두 피질, 시각적 성적 자극, 발기 부전

개요

발기 부전 (ED)으로 알려진 성관계를 수행하기에 충분한 발기를 달성하지 못하면 삶의 질에 중대한 부정적인 영향을 미칩니다. 스트레스, 우울증 및 성과 불안과 같은 많은 심리적 장애가 응급실에 기여할 수 있습니다. 마찬가지로, 당뇨병, 다발성 경화증 또는 심혈관 질환을 포함하여 아래에있는 심각한 신체 질환의 가장 초기 증상 중 하나 일 수도 있습니다. 따라서 ED의 심리적 근원과 유기적 근원을 구별하는 것은 임상의에게 중요한 과제입니다.

정상적인 성적인 각성은 남성의 신체에서 음경 발기가 가장 결정적인 반응 인 여러 가지 생리 학적 반응을 포함합니다. 성적 흥분 중에 신경 반응이 있으며, 이는 각성 과정에서 심리적 역할을 나타낼 수 있습니다. 심리적 측면은 뇌 활동 측정에 의해 밝혀 질 수 있기 때문에, 많은 연구들이 성적인 각성 동안 뇌 기능을 이해하려고 시도했다. 이 연구의 결과는 정상적인 건강한 남성의 많은 뇌와 대뇌 피질의 구조와 성적 흥분을 연관시킵니다.1, 2, 3 성적 흥분은 실제로 복잡한 신경 과정이라고 제안합니다. 대부분의 연구는 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 또는 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)을 사용하여 뇌의 반응을 관찰하기 위해 plethysmography, 공압 커프스 또는 상용 장치 RigiScan (Timm Medical Technologies Inc, Eden Prairie, MN)과 함께 음경 팽창을 모니터링합니다. 그리고 강성. 그러나 PET와 fMRI는 성적인 흥분 중에 뇌 활동을 모니터링하는 기술로 확립되어 있지만 기술적으로 까다 롭고 비용이 많이들 수 있습니다. 또한, 이러한 양상은 임상 환경에서 투여되어야하며, 이는 특히 성적 흥분에 대한 심리적 반응에 크게 영향을 줄 수있다.

이 연구에서는 근적외선 분광법 (NIRS)을 사용하여 뇌 및 음경 혈역학을 동시에 모니터링 할 수있는 시스템을 사용할 것을 제안합니다. NIRS는 비 침습적이고 저렴한 휴대용 제품이므로 편안하고 자연스러운 환경에서 혈역학 적 반응 모니터링에 적합합니다. NIRS는 생의학 분야, 특히 뇌 연구에 널리 사용되는 기술이되었습니다.4 또한 NIRS는 fMRI 및 PET에 비해 최대 밀리 초 단위의 더 높은 시간적 해상도를 달성 할 수 있습니다.5 이러한 높은 시간적 특징은 뇌와 생식기의 혈역학 적 반응과 ED의 영향에 대한 비교에 중요한 역할을 할 수 있습니다.

NIRS는 이전에 음경 혈역학을 측정하고 환자에게보다 편리하고 편안한 환경을 제공하는 신뢰할 수있는 도구 인 것으로 나타났습니다.6, 7 생식기의 줄기와 끝에 묶인 고리를 통해 음경의 팽만감과 강성을 측정하는 상용 상용 장치 인 RigiScan과 달리,8, 9 NIRS는 대상의 불편 함을 최소화하기 위해 간단한 소스 검출기 구성으로 혈관 생성 정보를 제공 할 수 있습니다. 선택적 pudendal 혈관 조영술, 이중 도플러 초음파 조영술 및 해면도 측정법을 포함하여 음경 팽창 동안 혈관 침범을 평가하기 위해 다른 방법이 적용되었습니다.10, 11 그러나 방법론의 비용과 복잡성으로 인해 제한됩니다. 이 연구의 목표는 음경 발기 및 수반되는 뇌 반응 중 혈관 형성 상태를 측정함으로써 남성 성 각성 연구를위한 실질적인 옵션으로 NIRS를 소개하는 것입니다. 저자들은 이번 연구가 ED의 적절한 진단을 돕기 위해 NIRS가 활용되기를 희망한다.

행동 양식

이 연구는 광주 과학 기술 연구원 (20140319-HR-10-01-02) 기관 검토위원회에 의해 검토 및 승인되었습니다. 15 오른 손잡이 건강한 남성 (연령 24 ± 3 년)이 연구에 참여했습니다. 과목은 대학 광고를 통해 모집되었습니다. 실험 전에 각 피험자로부터 서면 동의서를 얻었습니다.

이전 연구에서 설명한 가정용 NIRS 시스템6 시각 성 자극 (VSS) 동안 뇌 및 음경 혈역학을 측정하는 데 사용되었습니다. 실험의 첫 번째 부분에서, 10 대상체에서 전-전두엽 피질로부터의 혈역학을 측정하여 성적 각성과 관련된 신호의 측정 가능한 변화의 존재를 확인 하였다. 두 번째 부분에서, 5 대상체로부터 전-전두엽 피질 및 생식기 기관에서 동시에 혈역학 적 변화를 측정 하였다.

NIRS 프로브는 광원 및 검출기로 구성되었으며 단일 공급 트랜스 임피던스 증폭기가있는 단일 포토 다이오드가 광 검출기 (OPT101; Texas Instruments Inc, Texas, Dallas, TX)로 사용되었습니다. 광원은 735 nm 및 850 nm의 발광 다이오드 방출 파장 (L735 / 850-40D32; 일본 교토 소재의 에피 텍스 사)이었다. 발광 다이오드 소스로부터의 2 파장은 조직을 순차적으로 조명하였고, 투과 된 광은 광 검출기에 의해 검출되었다. 데이터 수집의 전체주기는 0.25 Hz의 시간 분해능에 4 초가 걸립니다.

이마 및 생식기의 프로브 배치는 다음과 같습니다. 그림 1A, B. 헤드 프로브는 소스-검출기 분리 거리가 3cm였으며, 이는 표면 혈역학 및 피질 영역에서 신호를 관찰하기에 충분한 침투 깊이를 제공합니다. 따라서 0.8cm의 더 짧은 채널을 사용하여 표면 층 내의 혈역학 적 변화를 감지하고 나중에 짧은 채널 데이터를 긴 채널에서 억제하여 중요한 활성화를 분리했습니다. 헤드 프로브는 양면 접착제 20 × 8 디스크 (BioSemi Instrumentation, Amsterdam, The Netherlands)를 사용하여 실험자에 의해 부착되었으며, 이는 피험자에게 불편 함없이 프로브를 적절하게 고정 할 수있게합니다. 음경 NIRS 센서는 의료용 테이프를 사용하여 생식기의 오른쪽 내측에 피험자가 직접 부착했습니다. 이에 앞서 피험자들은 프로브를 생식기에 올바르게 부착하는 방법을 교육 받았습니다. 2 개의 프로브에 대한 안정된 신호를 확인한 후 실험 프로토콜은 별도의 방에서 실험자가 원격으로 제어했습니다. 생식기 용 탐침은 해면체의 혈역학 적 변화를 모니터링하기에 충분한 침투 깊이를 제공하기 위해 1cm의 소스 검출기 분리로 설계되었습니다.6

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그림 1

근적외선 분광학 프로브의 위치 : 이마 (A) 및 생식기 (B). C, 실험 절차 시간. SD = 짧은 거리.

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실험 프로토콜의 개략도는 다음과 같습니다. 그림 1C. 움직임 아티팩트의 수를 줄이기 위해, 피험자들은 편안한 의자에 움직이지 않고 모니터에 집중하도록 지시 받았다. 2 다른 비디오 클립 앞에 흰색 십자가가있는 검은 색 화면이 표시되었습니다. 단순한 시각적 자극보다는 성적 흥분에서 뇌 활동을 강조하기 위해 에로틱 에피소드 (VSS)를 특징으로하는 비디오 클립과 자연을 특징으로하는 중립 비디오 (중립적 시각적 자극 (NVS))가 대상에게 보여졌습니다. 첫 번째 실험에서, VSS 및 NVS의 순서는 10 대상 사이에서 무작위 화되어 두 시각 자극으로부터의 혈역학 적 반응을 명확하게 구별 하였다. 두 번째 실험에서 VSS는 NVS 이전에 표시되었습니다. 에로틱 한 클립에는 남자와 여자 사이의 성관계가 포함되었습니다. 휴식 기간 동안, 피험자들은 심박수를 정상 상태로 되돌리기 위해 호흡에 집중하도록 요청 받았다. 클립의 지속 시간 및 시퀀스는 미숙 한 각성 및 / 또는 공상을 방지하기 위해 대상체에게 알려지지 않았다.

수정 된 Beer-Lambert 법칙을 적용하여 광 강도 감쇠를 산소화 된 헤모글로빈 (HbO) 및 탈산 소화 된 헤모글로빈 (Hb) 농도의 변화로 변환했습니다. 0.6 Hz에서 차단 주파수를 갖는 버터 워스 저역 통과 필터를 사용하여 심장 박동 및 호흡 신호를 NIRS 데이터에서 제거했습니다. 표면층으로부터의 혈역학 적 변화는 전체 측정에 걸쳐 장거리 프로브 신호로부터 근거리 프로브 신호를 스케일링 및 감산함으로써 이마 채널로부터 억제되었다.12 뇌 및 생식기 기관에서 HbO 및 Hb 농도의 변화를 2 상이한 시각적 자극 동안 비교 하였다.

결과

대뇌 혈류 역학 (N = 10) 만 모니터링하는 첫 번째 실험에서 모든 피험자에 대한 자극의 시작과 비교 한 시각 자극 말기의 평균 혈역학 변화는 다음과 같습니다. 그림 2. VSS와 NVS간에 통계적으로 유의 한 차이가 발견되었습니다 (P <.01, α = 0.01)이지만 오른쪽과 왼쪽 반구 사이에 있지 않습니다 (P > .05) 2-tail paired Wilcoxon 검정을 사용합니다.

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그림 2

자극의 끝과 시작 사이의 대뇌 혈역학의 평균 농도 변화 (N = 10). 시각적 성적 자극 (VSS)과 중립적 시각 자극 (NVS)간에 혈역학에서 유의 한 차이 (*)가 발견되었습니다. 두 경우 모두 오른쪽 반구와 왼쪽 반구간에 유의 한 차이가 발견되지 않았습니다. DPF = 차동 경로 길이 계수.

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동시 측정 (N = 5) 동안 전전두엽 피질과 생식기의 평균 혈역학 적 반응은 다음과 같습니다. 그림 3. 동시 측정에서 뇌 혈역학의 시간적 프로파일은 이전의 독립적 인 측정과 크게 다르지 않았다. VSS 동안 전전두엽 반응은 기준선에 비해 전두엽 전두엽에서 HbO의 급격한 증가와 전두엽 피질에서의 덜 강렬한 감소를 나타낸다. VSS 동안 뇌 혈역학의 변화는 성기 기관에서 HbO와 Hb의 증가를 동반하여 성공적인 발기와 관련된 혈액량의 증가를 나타냅니다. 음경 반응의 개시는 VSS 동안 뇌 혈류 역학적 변화의 개시로부터 평균 4 ± 1.5 초만큼 지연되는 것으로 관찰되었다. VSS가 끝나면 뇌와 음경의 혈역학이 감소하기 시작하며, 뇌 HbO와 Hb는 기준선 상태로 경향이 있고 생식기 기관의 총 혈액량은 감소합니다. NVS의 개시는 뇌 및 음경 혈역학 모두에서 최소 반응을 나타낸다.

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그림 3

동시 측정 중 평균 혈역학 적 변화 (N = 5) (단면 오차 막대는 SD를 나타냄). 시각적 성적 (빨간색 영역) 및 중립적 인 시각적 (파란색 영역) 자극 기간. DPF = 차동 경로 길이 계수; HbO = 산소화 된 헤모글로빈; Hb = 탈 산소 헤모글로빈.

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토론

이 연구에서 NIRS는 성기 자극에 대한 뇌 활동과 성기 반응의 동시 측정을 제공하여 성기 혈관 구조 및 뇌 기능의 상태뿐만 아니라 성 반응에 대한 그들의 반응을 직접적으로 연관시킵니다. NIRS를 사용하여 VSS와 관련된 전전두엽 피질의 혈역학 적 변화를 확인할 수있었습니다. 전전두엽 피질에서의 혈역학 적 변화는 HbO의 증가 및 이에 상응하는 Hb의 감소에 의해 설명 될 수있다. 이 혈역학 적 패턴은 신경 혈관 커플 링에 의해 설명 될 수 있고, 따라서 전전두엽 피질이 VSS 동안 활성화되었음을 나타내는 신경 활성의 척도로 식별 될 수있다. 또한, 중성 비디오 클립은 VSS와 대조적으로 헤모글로빈 농도의 유의 한 변화를 유발하지 않았으며, 이는 전-전두엽 피질이 시각적 자극보다는 성적인 자극에 반응하여 높게 활성화됨을 나타낸다. 이 연구는 음경 발기 유발에 전전두엽 피질의 직접적인 관여를 의미하지는 않는다. 그러나 전전두엽 피질은 성적 욕구를 포함한 더 높은인지 과정에 관여하는 것으로 알려져 있습니다.13 우울증이 심한 환자의 경우 활성화가 잘되지 않습니다.14 심리학 적 응급실을 식별 할 때이 기능을 눈에 띄게 만듭니다.

동시 측정 동안, 모든 대상체는 총 혈액량의 증가로 인한 HbO 및 Hb의 농도의 증가를 특징으로하는 성적인 각성에 대한 음경 반응을 나타냈다. 성적 자극에 의해 유발되는 총 혈액량의 급격한 증가는 건강한 음경 발기와 관련이 있으며, 혈액량의 불충분 한 변화는 혈관 발기 부전을 나타낼 수 있습니다.7 뇌와 생식기의 반응 사이의 지연은 정상적인 생리 반응으로, 뇌에서 성적인 흥분이 처음 시작되어 생식기에서 성공적으로 나타납니다. 반응 사이의 연장 된 시간 지연은 일부 신경계 장애를 나타낼 수있다.15

절차를 관리하는 단순성이 큰 영향을 미치는 의료 환경에서이 기술의 향후 구현을 고려하여, 우리는 전두엽에서만 혈역학 적 변화를 기록하기로 결정했습니다. 그러나 NIRS를 전체 피질 측정으로 쉽게 확장 할 수 있습니다.16 뇌 혈역학을 검출하는데있어서 NIRS의 주요 단점은 뇌 활동을 검출하기 위해 NIRS의 정확도를 감소시키는 머리의 표면층 내에서 전신 혈역학 변화의 높은 오염이다. 이 문제를 해결하기 위해 소스와 검출기 사이의 거리가 짧은 추가 채널을 적용하여 표면층 (두피와 두개골)의 혈역학을 주로 기록했습니다. 이 기술을 통해 생리적 소음을 억제하고 자극 작업과 관련된 피질 신호를 추출 할 수 있습니다.

결론

이 예비 연구에서, 우리의 결과는 NIRS가 단일 시스템을 사용하여 성적 자극 중에 뇌와 신체가 겪는 혈역학 적 변화를 편리하게 관찰하는 유용한 도구임을 보여주었습니다. 향후 연구에서 ED 진단을 강화하기 위해 ED 사례가 다른 환자를 포함하여 더 많은 수의 과목을 포함하도록 현재 연구의 인구를 확대 할 계획입니다.

저자 성명

카테고리 1

  • (A)

수태와 디자인

  • 에브 게니 김; 김재관
  • (비)

데이터 수집

  • 에브 게니 김; 김성철; 스바냐 필립스 V; 이송현
  • (C)

데이터 분석 및 해석

  • 에브 게니 김; 박광성; 김재관

카테고리 2

  • (A)

기사 초안 작성

  • 에브 게니 김; 스바냐 필립스 V; 엘로이즈 앵굴 루안
  • (비)

지적 콘텐츠 개정

  • 에브 게니 김; 광성 공원

카테고리 3

  • (A)

완성 된 물품의 최종 승인

  • 김재관

참고자료

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